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Limiteur de courant pour LED (LED Driver - BCR420UE632)

Voici une petite histoire toute charmante qui explique pourquoi certains produits Chinois ont des prix Chinois :-) et pourquoi il faut être attentif aux détails. 

Une histoire qui explique comment utiliser un LED driver pour corriger la médiocrité de conception d'un produit esthétiquement beau.
 
Petite aventure épicée aux produits chinois
Un beau jour, un charmante madame fait la déclaration suivante:
 "J'ai de très belles branches avec des LED... mais qu'est ce que cela bouffe des piles, il faudrait les raccorder sur un bloc d'alimentation!"
C'est vrai qu'elle sont belles ces branches.
Branche avec LED, acheté sur un ebay chinois
Une option simple mais bancale
Sur le fond c'est simple, vous faite sauter le bloc pile (4x1.5v) et vous le remplacez par une alimentation 5 Volts (c'est 1 volts de moins que le bloc pile mais cela ira).

Il y a forcement une résistance pour limiter le courant... soit une par fleur (dans la fleur), soit dans le bloc pile. A voir lors du démontage du bloc pile.

Explication de comment faire à Monsieur, fer à souder, gaine thermo-rétractable... et c'est emballé.

Manque d'écoute
Un jour plus tard, une nouvelle déclaration:
"C'est vraiment trop chaud, n'y a t'il pas un risque de mettre le feux?"
Ma première réaction est de m'interroger sur ce qui pourrait mettre le feux! Avec de simples LEDs.
Nous branchons donc le tout et attendons un peu... il est vrai que la gaine thermo chauffe à un endroit donné.

Truc & astuce:
Pas de thermomètre? Il faut utiliser utiliser la peau entre deux doigts. Le seuil de douleur se situe entre 50 et 60°C.

Conclusion:
Seuil de douleur atteind... même largement. Ca chauffe à mort la dedans, il va valoir faire une autoposie du montage.
A coup sûr c'est la résistance qui limite le courant qui chauffe de trop (elle dissipe la chute de tension sous forme de chaleur).

C'est vrai que depuis le début de l'histoire il y avait cette phrase "et ca me bouffe des piles!". Tout était dit.
Justement, des piles... 1500mAh pour des LED à 10mA.... cela aurait du percuter plus vite. Ou passe donc toute cette énergie

Autopsie
Comme attendu, après découpe de la gaine thermo (qui fait isolant thermique au passage), nous trouvons une belle et grosse résistance de 220 Ohms. A vue d'oeil on est loin des modèles 1/4w.
La résistance de la mort qui tue qui limite le courant
Une petite mesure de courant nous informe que 150mA!!! passe dedans.

Le puissance consommée est donc P = R*I² soit 220 x 0.150² = 4.95W Arghhhh!
Les lampes halogène de salon font entre 35W et 50W... et c'est déjà du "gaspillage énergétique"!

Pour résumer: la petite madame achetait des piles pour chauffer son bloc pile et accessoirement avoir un peu de lumière.

Une solution sérieuse: Limiter activement le courant!
S'il y a une résistance en série avec la LED c'est pour y limiter le courant.
En effet, une LED est une DIODE électroluminescente. C'est une diode... donc quand elle conduit elle laisse passer autant de courant qu'il y en a de disponible. S'il y en a de trop... elle fera son job, quite à claquer ou brûler (et sent très mauvais).
Il faut donc faire en sorte de limiter le courant à quelque-chose de tolérable (entre 1 et 10mA... jusqu'à 20mA pour des Super Bright).
  • Option 1: utiliser une résistance adéquate
  • Option 2: utiliser une électronique qui ne laisse passer que le courant nécessaire (ni plus, ni moins). Ce limitateur de courant est appelé "LED Driver". Il faut garder à l'esprit que dans notre cas, il faut limiter le courant à 150mA (les LEDs sont montées en parallèles)
LED Driver Infineon BRC 420U E6327
Justement, faisons connaissance avec un chouette composant d'Infineon, le BRC 420U E6327. Il fait exactement ce dont nous avons besoin, préconfiguré pour limiter le courant à 10mA, il est possible d'aller jusqu'à 150mA .
BRC 420U E6327 - LED Driver (SMD) -
Notez le point qui indique la broche 1

L'avantage d'un tel pilote, c'est qu'il n'est pas sensible à la tension. Le courant restera constant même si la tension chute (ex: bloc pile). Comme la luminosité dépend du courant qui traverse la LED, vous êtes assuré de garder une luminosité constante :-)

Vous trouverez la fiche technique ICI mais nous allons décortiquer un peu ce composant bien utile.
Application typique du BRC 420U E6327

Voici quelques explications:
  • EN (1) : sert à contrôler l'activation du LED Driver. Il est possible d'y brancher un signal PMW mais cela augmente fortement la dissipation de chaleur.
    Dans le cas de cet article, nous avons besoin d'un courant de 150mA donc pas question de faire joujou avec du PWM.
  • OUT (2,3,5)  : permet de brancher des LEDs, si vous avez une tension plus élevée (ex: 12v) vous pouvez même les placer en série pour limiter le courant nécessaire pour les faire fonctionner.
  • GND (4) : A mettre à la masse bien évidemment.
  • Rext (6) : optionnelle - résistance inutile si vous utiliser la configuration par défaut de 10mA. Si vous avez besoin d'un courant différent, vous pouvez placer une résistance permettant d'ajuster le courant.
    Nous avons besoin de 150mA pour notre application... nous allons donc utiliser une résistance de 6 Ohms
    (voyez la graphe ci-dessous)
Graphe qui reprend la correspondance entre Rext et le courant qui passe dans Iout.
Vous pouvez par ailleurs noter que le courant reste constant (pour une Rext donné) quelque soit la tension appliquée/disponible :-)

Fin de la parenthèse théorique, nous allons maintenant passer au montage.

Préparer le LED Driver BRC 420U E6327
Vous l'aurez constaté, il s'agit d'un composant SMD / CMS dans un package SC74 (compatible SOT23).
Pour en faire quelque-chose, il faut pouvoir le monter sur un breakout board.
Il vous faudra:
  • Une bonne station de soudure (Weller PU81)
  • Une panne de 0.4mm (4 dixième de mm).
  • De la soudure (0.5mm, 1mm max si vous êtes très adroit)
  • Une bonne loupe de travail (indispensable)
  • Et excellente lumière (aussi vital que la loupe)
Avec un tel matériel, il est possible de souder les LED drivers en faisant bien attention à orienter la broche 1 vers le logo Adafruit.
La broche 1 est identifié par le point sur le composant... faut bien regarder parce qu'il n'est pas toujours facile à repérer.
LED Driver monté sur un Breakout SOT23 d'Adafruit
LED Driver monté sur un Breakout SOT23 d'Adafruit
Travail à la loupe indispensable
Montage Final
Pinout du BRC 420U E6327
Avec le brochage ci-dessus et informations présentée plus avant dans l'article, nous pouvons réaliser le montage suivant:
LED Driver avec limitation du courant à 150mA

Cette fois, c'est concluant :-) La chauffe est réduite à néant (ou presque).

Produit Chinois vs Produit Européen
Voici un bel exemple de "You get for what you paid"  (vous en avez pour votre argent).
C'est un beau et joli produit, super bon marché mais contre déplorable sur le plan de la consommation (un jeu de pile toutes les 10 heures dans le meilleur des cas).

C'était un sujet vraiment très intéressant à creuser d'un point de vue apprentissage mais qui serait disposer à payer un technicien pour obtenir un produit techniquement correct? (sur base de l'achat mentionné)

Ce n'est qu'un simple "LED Driver", pourtant, il aura fallut du temps, des connaissances (savoir spécifique), des fournisseurs et un peu de patiente (souder les SMD/CMS) pour arriver à une solution correcte.
Ce temps à malheureusement un "coût".